526互联

ZONE_MOVABLE虚拟内存区域

发布时间 2023-10-07 14:48:29作者: ZouTaooo

前言

ZONE_MOVABLE是一个虚拟内存域，ZONE_MOVABLE内存区域的范围实际上会覆盖高端内存或者NORMAL内存。

ZONE_MOVABLE有两个作用，其一是解决内存碎片问题，将内存域分为可移动和不可移动的，避免不可移动内存处于可移动内存块之间。其二是用于虚拟内存的热插拔，容器动态的进行内存的缩容和扩容需要一整块内存的重分配，对于内存碎片的问题很敏感。

ZONE_MOVABLE的开启

ZONE_MOVABLE的开启与是否指定了kernelcore有关，该参数指定了不可移动的内存数量，计算结果会存储在required_kernelcore。movablecore指定了可移动的内存数量。如果同时指定kernelcore和movablecore此时会按照两种方式计算出较大的required_kernelcore，如果都未指定，则该区域范围为0，相当于未开启。内核中find_zone_movable_pfns_for_nodes就是在做这个事情，该函数会按照上述的参数计算出ZONE_MOVABLE内存域的首个page的PFN（page frame number）。

一直都说ZONE_MOVABLE是一个虚拟内存域，是因为ZONE_MOVABLE管理了NORMAL或者HIGHMEM的内存，看到这里之后我就产生了疑问，管理的内存与其他zone是重叠的吗？难道同一个内存页会属于两个内存域吗？答案是ZONE_MOVABLE管理的内存与其他内存区域是不重叠的。之前我们计算好了ZONE_MOVABLE的区域大小和在每个node上的起始pfn的时候就已经确定了ZONE_MOVABLE管理的内存区域，在做其他内存区域的初始化时就会对原本的内存区域进行调整，如果别的内存区域计算出的范围和ZONE_MOVABLE内定的范围产生了重叠，adjust_zone_range_for_zone_movable这个函数就会对这些区域进行压缩，比如某个情况下的HIGHMEM区域的内存都出处于ZONE_MOBVABLE中了，经过调整后高端内存内存区域管理的内存就为0。

void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
     unsigned long zone_type,
     unsigned long node_start_pfn,
     unsigned long node_end_pfn,
     unsigned long *zone_start_pfn,
     unsigned long *zone_end_pfn)
{
 /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
 if (zone_movable_pfn[nid]) {
  /* Size ZONE_MOVABLE */
  if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
   *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
   *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
    arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);

  /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
  } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
    *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
   *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];

  /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
  } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
   *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
 }
}

访问ZONE_MOVABLE

我们知道访问内存的入口函数需要指定一些GFP_MASK，其中和访问内存区域相关的会将GFP_MASK转化为ZONE_TYPE，仅当同时设置__GFP_HIGHMEM | __GFP_MOVABLE时才会对ZONE_MOVABLE内存区域进行访问。其余部分和正常从伙伴系统分配释放内存无异。

static inline enum zone_type gfp_zone(gfp_t flags)
{
#ifdef CONFIG_ZONE_DMA
    if (flags & __GFP_DMA)
        return ZONE_DMA;
#endif
#ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
    if (flags & __GFP_DMA32)
        return ZONE_DMA32;
#endif
    if ((flags & (__GFP_HIGHMEM | __GFP_MOVABLE)) ==
            (__GFP_HIGHMEM | __GFP_MOVABLE))
        return ZONE_MOVABLE;
#ifdef CONFIG_HIGHMEM
    if (flags & __GFP_HIGHMEM)
        return ZONE_HIGHMEM;
#endif
    return ZONE_NORMAL;
}